Els sistemes fotovoltaics aïllats són aquelles instal·lacions que es troben aïllades de la xarxa elèctrica. Tota l'energia elèctrica que generen els panells solars és directament consumida.
Una instal·lació solar fotovoltaica aïllada està pensada per als casos en què el cost del manteniment i la instal·lació de les línies elèctriques no és rendible. Per exemple, aquest seria el cas dels refugis de muntanya que necessiten algun sistema de generació elèctrica per cobrir-ne les necessitats.
Aquests sistemes aïllats, en no estar connectats a la xarxa elèctrica, requereixen un sistema de bateries solars. Els acumuladors solars serveixen per emmagatzemar lenergia produïda per les plaques solars en moments en què la producció és més alta que la necessitat energètica.
Exemples i aplicacions d'instal·lacions fotovoltaiques autònomes
Les principals aplicacions i usos dels sistemes fotovoltaics aïllats són:
-
Electrificació d'habitatges i edificis, principalment per a il·luminació i electrodomèstics de baixa potència.
-
Enllumenat públic.
-
Aplicacions agropecuàries i ramaderes.
-
Bombeig i tractament daigua.
-
Antenes de telefonia aïllades de la xarxa.
-
Senyalització i comunicacions.
Aquestes instal·lacions s'utilitzen sobretot en aquells emplaçaments on no es té accés a la xarxa elèctrica i resulta més econòmic instal·lar un sistema fotovoltaic que estendre una línia entre la xarxa i el punt de consum. L'electricitat generada es destina a autoconsum.
Avantatges i desavantatges dels sistemes fotovoltaics aïllats
Les instal·lacions solars fotovoltaiques aïllades tenen l'avantatge que no depenen d'elements externs per proveir-se d'energia i el cost directe del quilowatt hora d'energia és zero.
Per altra banda, té certs inconvenients. El principal desavantatge d'aquest tipus de font d'energia renovable és la dependència de la variació de la radiació solar rebuda. És a dir, la radiació solar que rebrà el panell fotovoltaic depèn de l'horari solar, de la inclinació del Sol a les diferents hores del dia ia les diferents hores de l'any i de la climatologia.
Les hores solars de radiació es poden calcular. El que no es pot calcular és la quantitat d'hores i dies ennuvolats que es tindrà de forma exacta (estadísticament sí que es pot obtenir).
A diferència de les instal·lacions solars fotovoltaiques connectades a la xarxa, cal preveure un sistema d'acumulació d'energia per poder-la fer servir en aquelles hores que els panells fotovoltaics no generen electricitat perquè no reben radiació.
Quins elements componen una instal·lació solar fotovoltaica aïllades de la xarxa elèctrica?
Els elements imprescindibles per a un sistema fotovoltaic aïllat són:
-
Mòduls fotovoltaics.
-
Els acumuladors denergia elèctrica.
-
Els inversors de corrent continu a corrent altern.
Moltes empreses presents al mercat solar ofereixen kits solars en què s'inclouen tots aquests elements dimensionats per funcionar en un habitatge.
Acumuladors d'energia
Els acumuladors denergia elèctrica són els encarregats demmagatzemar lenergia que van generant les plaques fotovoltaiques en els moments de baix consum perquè es puguin utilitzar en els moments de demanda energètica.
Generalment es tracta de bateries, encara que hi ha algunes instal·lacions on es barreja l'energia solar amb l'energia hidràulica. En aquests casos, s'aprofita l'energia generada als panells solars per accionar una bomba i tornar a pujar aigua perquè pugui tornar a passar per les turbines a certa altura.
Reguladors de càrrega
Els reguladors de càrrega són els encarregats que els acumuladors solars estiguin sempre dins de les condicions correctes de funcionament. Per descomptat, el control es fa tant en el procés de càrrega com en el de descàrrega.
Inversors de corrent
Els inversors són els encarregats de convertir l'energia en forma de corrent continu que s'obté al panell solar a corrent altern.
Com que les plaques solars fotovoltaiques generen electricitat en corrent continu i que la majoria d'aparells elèctrics que utilitzarem requereixen que l'entrada de corrent sigui en corrent altern necessitarem fer aquesta conversió.
Configuració d'un sistema fotovoltaic aïllat
La configuració bàsica de les instal·lacions aïllades de la xarxa elèctrica està composta per un generador fotovoltaic, un regulador de càrrega i una bateria.
La bateria és l'element encarregat d'acumular l'energia lliurada pels panells durant les hores de major radiació per aprofitar-los durant les hores de baixa o nul·la insolació. El regulador de càrrega controla la càrrega de la bateria evitant que es produeixin sobrecàrregues o descàrregues excessives que en disminueixen la vida útil.
Una altra configuració bàsica és el bombament solar, compost pels panells, un petit equip i la bomba, en què es bomba aigua quan hi ha sol, no necessitant bateries.
La configuració més utilitzada als kits solars per a habitatges és la composta pel generador fotovoltaic, regulador de càrrega, bateries i inversor. Linversor, sutilitza per convertir lenergia acumulada en les bateries en corrent altern, que és la utilitzada per a la majoria de les aplicacions.
Per calcular aquest tipus d'instal·lacions, els criteris de disseny són diferents. A les instal·lacions connectades a xarxa, s'intenta maximitzar la producció anual, orientat al sud i amb la inclinació més favorable.
En canvi, per a les instal·lacions aïllades, el criteri ha de ser perquè produeixi al màxim el mes més desfavorable, el desembre, i així la resta de l'any tindrà com a mínim l'energia calculada per al pitjor mes i cobreix sempre les necessitats.